Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы наложенного эпигенеза в нефтегазоносных отложениях 8
1.1. Представления о процессах флюидомиграции. Их влияние на образование и преобразование нефтегазоносных отложений 8
1.2. Геохимические методы исследования нефтегазоносных отложений 16
Глава 2. Материалы и методы исследования 20
Глава 3. Характеристика объекта .2 7
3.1. Геология района 27
3.2. Литолого-стратиграфическая характеристика отложений 31
3.3. Фациальные обстановки осадконакопления 32
3.4. Нефтегазоносность отложений Пур-Тазовской НО 5 4
Глава 4. Наложенно-эпигенетические процессы 5 5
4.1. Седиментационные и стадиально-эпигенетические процессы нефтегазоносных отложений 56
4.2. Процессы наложенного эпигенеза и их влияние на фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов 61
Глава 5. Поведение химических элементов в процессах наложенного эпигенеза
5.1. Закономерности распределения химических элементов в разуплотненных, уплотненных и неизмененных породах 76
5.2. Геохимическая зональность в зонах стабилизации ВНК 83
Глава 6. Оценка перспектив нефтегазоносности по результатам анализа литолого-геохимических исследований отложений 95
6.1. Выделение высокопористых пород в разрезе скважин нефтегазоносных отложений на основе геохимического распределения урана 95
6.2. Прогноз характера насыщения коллекторов на основе закономерностей распределения химических элементов 101
105
6.3. Оценка перспектив нефтегазоносности изучаемых отложений
Заключение 129
Список сокращений 131
Список использованной литературы
- Геохимические методы исследования нефтегазоносных отложений
- Литолого-стратиграфическая характеристика отложений
- Процессы наложенного эпигенеза и их влияние на фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов
- Геохимическая зональность в зонах стабилизации ВНК
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время для выделения интервалов
перспективных нефтегазоносных отложений в основном используются данные
геофизических исследований. На их основе делается вывод о мощности пласта, его
продуктивности и насыщенности флюидами. К сожалению, геофизических данных
часто недостаточно для решения этих вопросов с необходимой степенью достоверности.
Связано это с тем, что на нефтегазовых месторождениях широко проявлены процессы
миграции не только углеводородных, но и неуглеводородных флюидов, приводящие к
неоднозначной интерпретации петрофизических характеристик продуктивных
отложений, отсутствию прямой связи между проницаемостью и пористостью, эффективными толщинами и дебитами скважин. Те же проблемы характерны и для традиционных геохимических методов поисков месторождений нефти и газа, ориентирующихся на исследование процессов миграции углеводородов.
Для более объективного суждения о генезисе продуктивных отложений, в
частности, о механизме аккумуляции углеводородов и об условиях формирования
пустотного пространства необходимо исследовать особенности как процессов
седиментации, так и эпигенетических преобразований, в значительной степени
влияющих на усложнение параметров структуры месторождения. Процессы
формирования нефтегазовых месторождений сопровождаются масштабным
перераспределением не только углеводородов, но и широкого круга других соединений и химических элементов, прежде всего, металлов. В отличие от углеводородов, они менее подвижны и формируют локальные аномалии, непосредственно маркирующие участки проявления геологических процессов, сопровождающих формирование залежей нефти и газа. Следовательно, в дополнение к традиционным геофизическим и геохимическим методам возможно создание новых подходов к поискам и оценке нефтегазовых месторождений, основанных на детальных исследованиях геохимии этих металлов в процессах наложенного эпигенеза.
Разработке такой методики и посвящена настоящая работа.
Объектом исследования являются юрско-меловые отложения, вскрытые 9 глубокими скважинами, пробуренными на территории Пур-Тазовской нефтегазоносной области (северо-восток Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна).
Цель работы – установить закономерности перераспределения химических элементов в результате процессов наложенного эпигенеза, на основе литогеохимических данных разработать методику оценки коллекторских свойств пород и характера насыщенности коллекторов на примере отложений Пур-Тазовской нефтегазоносной области.
Задачи исследования:
-
Исследовать процессы наложенного эпигенеза юрско-меловых нефтегазоносных отложений, выявить их влияние на фильтрационно-емкостные свойства коллекторов.
-
Выявить поведение химических элементов (U, K, Ca, Ti, Cr, Fe, Mn, Rb, Sr, Ba, Zr) в процессах наложенного эпигенеза.
-
Разработать литогеохимические критерии оценки нефтегазоносности на основе выявленных взаимосвязей между особенностями распределения химических элементов в коллекторах, их коллекторскими свойствами и характером насыщения.
-
Оценить перспективы нефтегазоносности изучаемой площади с использованием разработанных критериев.
Фактический материал и методы исследования. В основу диссертационной работы положены авторские данные по распределению U, K, Ca, Ti, Cr, Fe, Mn, Rb, Sr,
Ba, Zr в выделенных автором зонах наложенного эпигенеза юрско-меловых
нефтегазоносных отложений, а также результаты петрофизического,
рентгеноструктурного анализов, данные по определению органического углерода
методом Rock-Eval, предоставленные организацией ЗАО «Ванкорнефть», г. Красноярск.
Распределение элементов в нефтегазоносных отложениях изучалось в комплексе с
литологическими, минералого-петрографическими и битуминологическими
исследованиями.
С применением фациального анализа выделены литотипы пород, положение их в разрезах скважин, определены фациальные условия осадконакопления.
Минералого-петрографический анализ, выполненный с помощью оптической микроскопии (259 шлифов, микроскоп Carl Zeiss Axio Imager.A2m), позволил выявить и исследовать наложенно-эпигенетические преобразования пород. Для количественной оценки влияния вторичных процессов на фильтрационно-емкостные свойства пород осуществлялось сравнение данных рентгеноструктурного анализа (244 пробы) с данными измерения пористости, проницаемости, водонасыщенности, плотности пород.
Содержания U в породах определялись на исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т ТПУ методом запаздывающих нейтронов (МЗН). Всего проанализировано 2330 проб. Микрораспределение урана в изучаемых отложениях определялось с помощью оптической микроскопии и метода осколочной радиографии. При исследовании закономерностей распределения урана в изучаемых отложениях выявлялась связь его содержаний с вещественным составом пород, а также параметрами пористости и проницаемости.
Для прогноза характера насыщенности перспективных отложений использовались особенности распределения ряда элементов (K, Ca, Ti, Cr, Fe, Mn, Rb, Sr, Ba, Zr), содержание которых с высокой точностью определялось на экспрессном рентгенфлуоресцентном энергодисперсионном анализаторе INNOV-X50 с внешним контролем измерений методом ICP-MS. Отсутствие систематической ошибки в измерениях концентраций указанных элементов позволяет заключить, что эти измерения можно проводить на экспрессном анализаторе непосредственно в полевых условиях, что существенно повышает оперативность принятия решений.
Для изучения особенностей распределения химических элементов в минералах использовались рентгенофлуоресцентный микроскоп (HORIBA XGT-7200) (аналитик Бушманов А.И.) и сканирующий электронный микроскоп (TESCAN VEGA 3 SBU с микроанализатором OXFORD X-Max 50) (аналитики Якич Т.Ю. и Рудмин М.А.).
Геохимические и минералого-петрографические исследования проводились на
современном оборудовании в Национальном исследовательском Томском
политехническом университете (г. Томск).
Для обработки данных использовались методы корреляционного и
дискриминантного анализов, реализованные в программном комплексе «Statistica» фирмы Soft, для геометризации результатов применялись программы Arc Gis, CorelDRAW X7.
Научная новизна. В результате проведенных работ в изучаемых отложениях Пур-Тазовской нефтегазоносной области в пределах участков стабилизации водонефтяного контакта (ВНК) установлены процессы наложенного эпигенеза, которые проявились в формировании зон 1) слабого изменения пород, 2) выщелачивания с развитием процессов битуминизации, пиритизации и каолинитизации и 3) цементации с карбонатизацией, реже окварцеванием. Каолинитизация способствует улучшению
пористости и проницаемости пород, а битуминизация, пиритизация, окварцевание и карбонатизация ухудшают качество коллектора.
Установлено, что в отложениях Пур-Тазовской нефтегазоносной области уран является индикаторным элементом зон развития улучшенных коллекторов, характеризующихся аномально низкими его концентрациями. Выявлена связь содержаний урана с минеральным составом пород. При процессах выщелачивания, а также каолинитизации и карбонатизации пород происходит вынос урана. Регенерация кварца слабо влияет на перераспределение урана в отложениях. Процесс битумообразования приводит к относительному его накоплению.
Выявлено существенное перераспределение ряда химических элементов (K, Ca, Ti, Cr, Fe, Mn, Rb, Sr, Ba, Zr), связанное с процессами формирования залежей углеводородов, и установлена геохимическая зональность, проявившаяся в 1) понижении содержаний всех указанных элементов в зоне слабого изменения пород; 2) относительном повышении концентраций Ti, Cr и Fe в битумсодержащей подзоне выщелачивания, интенсивном снижении концентрации K в безбитумной подзоне выщелачивания; 3) относительном накоплении Ca, Sr, Mn в карбонатизированной зоне цементации. Выявленные закономерности распределения химических элементов позволяют осуществлять прогноз нефтегазоносности разреза терригенных отложений.
Практическое применение и значимость. Разработана методика выявления коллекторов и оценки характера их насыщения по литогеохимическим данным. В пределах изученной территории выделены интервалы продуктивных отложений, рекомендуемые к испытаниям.
Предлагаемый метод выявления высокопористых пород и прогноза характера их насыщения может быть применен в сходных геологических обстановках, в том числе, в полевых условиях, что существенно повышает оперативность принятия решений.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Международных научных симпозиумах, конференциях и совещаниях: Международном научном симпозиуме студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоении недр» (Томск, 2013, 2014, 2015 гг.), на VII Всероссийском литологическом совещании «Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории» (Новосибирск, 2013 г.), на Всероссийской научной геологической молодежной школе «Развитие минерально-сырьевой базы Сибири: от В. А. Обручева, М. А. Усова, Н. Н. Урванцева до наших дней» (Томск, 2013 г.), на IV международной конференции «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека» (Томск, 2013 г.), на Российском совещании с международным участием «Геохимия литогенеза» (Сыктывкар, 2014 г.).
По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК и 2 статьи в изданиях, рецензируемых в базе данных Scopus.
Отдельные разделы диссертации использовались при выполнении договорной работы № 1-8/14У по теме: «Петрографические исследования образцов керна отложений юры и мела поисково-оценочных скважин».
Личный вклад автора заключается в постановке задач, определении объемов, планировании и организации лабораторных исследований. Автором произведены макро-и микроскопические исследования образцов; математическая обработка данных; разработан комплекс литогеохимических критериев выявления перспективных отложений и оценки характера их насыщения. Научные выводы сформулированы автором в виде защищаемых положений.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав и заключения. Объем составляет 140 страниц, включая 18 таблиц и 38 рисунков. Список литературы состоит из 99 источников.
Геохимические методы исследования нефтегазоносных отложений
Для поиска и разведки нефтегазоносных отложений используется 6 основных геохимических методов исследования: газогеохимический (атмогеохимический), битуминологический, изотопно-геохимический, биогеохимический, гидрогеохимический и литогеохимический (Неручев, 1998; Hunt, 1979; Carstens, 2008). Методы поисковой геохимии по характеру показателей подразделяются на прямые и косвенные. Прямые методы основываются на исследовании прямых показателей нефтегазоносности - углеводородов; косвенные - на изучении концентраций химических элементов и их соединений, минеральных новообразований, физико-химических параметров, прямо не связанных с залежами, но свидетельствующих о возможности их присутствия.
В настоящее время для локализации нефтегазоносных площадей и оценки перспектив нефтегазоносности в основном используют комплекс геохимических методов, включающий: - комплексное газогеохимическое опробование приповерхностного пространства по сейсмопрофилям, а также глубоких скважин с изучением структуры геохимического поля и выделения нефтеперспективных комплексов. Исследования основаны на изучении распределения основных газовых показателей (метана, этана, тяжелых углеводородов, диоксида углерода, гелия) и газогеохимических коэффициентов; проводятся с помощью газовожидкой хроматографии; - гидрогазогеохимическую съемку по поверхностным водоисточникам с картированием зон разгрузки глубинных вод и нефтеперспективных участков, а также изучение состава пластовых флюидов в разрезах; -изотопно-геохимический (геохимия органического вещества) (термические масс-спектрометрические (ТМС) методы исследования (Кузьмин и др., 2015), метод «Rock-Eval» (Гончаров, 2009, McCarthy et. al., 2011; Peters et. al., 2002; Diasty et. al., 2015), позволяющие определить углеводородные и неуглеводорные компоненты, содержание органического и минерального углерода и др. С помощью данных методов устанавливают фациальные обстановки диагенеза, генетический тип РОВ, степень его катагенетического преобразования (или зрелости керогенов), а также прямые признаки процессов генерации, миграции и аккумуляции УВ; - битуминологический метод исследование, основанный на изучении состава, структуры и особенностей миграции биумоидов в разрезах скважин с помощью люминесцентной микроскопии; - литогеохимические исследования предназначены для выявления ореолов рассеяния химических элементов и типоморфных минеральных образований, обусловленных миграцией углеводородов и взаимодействием их продуктов окисления и деградации с минеральным веществом, а также химически активных неуглеводородных газов (СОг, СО, H2S и др.) и флюидов, образовавшихся в результате различных процессов.
Литогеохимический метод для поиска и оценки ресурсного потенциала нефтегазоносных отложений используется относительно редко и обычно в комплексе с газогеохимическим методом (Исаев, Пастухов, 2015). Необходимо отметить, что также встречаются работы, в которых представлены результаты изучения вторичных геохимических процессов с использованием метода статистического анализа данных геофизических исследований (Мельник, 2012, 2014, 2016). Несмотря на то, что минералогическая зональность в зонах ВНК была выделена еще в 70 г.г. XX века (Сахибгареев, 1978), в настоящее время лишь немногочисленные исследователи изучают литогеохимические аномалии, связанные с процессами стабилизации ВНК и нефтегазоностностью. Например, на Вознесенском месторождении (Бижбулякский район Республики Башкортостан) исследователями были выявлены повышенные концентрации урана (до 1,27%) в битуминозных сульфидизированных песчаниках, а также установлена связь сульфидной минерализации (пирита, халькопирита, галенита, молибденита, арсенидов) и нефти. Кроме этого, были обнаружены аномалии полиметаллов, урана, ртути, кадмия, молибдена, никеля, связанные с нефтегазоносностью в других районов Башкортостана (Исмагилов и др., 2015).
В диссертационной работе для выделения в разрезах скважин перспективных отложений и прогноза характера их насыщения в качестве основного используется литогеохимический метод. Выбор методики изучения связан с исследованием процессов флюидомиграции (наложенного эпигенеза), его влияния на преобразование пород и размещение залежей углеводородов. Формирующиеся в результате воздействия наложено-эпигенетических процессов и перераспределения компонентов зоны выщелачивания (или зоны высокопористых пород) характеризуются геохимическими особенностями, отличающими их от неизмененных пород.
В данной работе в качестве технологии изучения наложенно-эпигенетических процессов, влияющих на перераспределения вещества и изменение фильтрационно-емкостных свойств пород, используется метод комплексных геохимических и минералого-петрографических исследований.
В некоторых работах (Столбов и др., 2002; Шалдыбин, 1998а) рассмотрены геохимические факторы, с помощью которых можно оценить влияния наложенно-эпигенетических процессов на пористость и проницаемость пород-коллекторов. Авторами отмечается, что зоны распространения наложенно-эпигенетических процессов в осадочных породах могут быть определены по варьированию содержания урана.
Уран в зонах развития углекислотного метасоматоза, образуя соединения с CO32-, переходит в подвижное состояние. В результате процессов углекислотного выщелачивания происходит вынос петрогенных компонентов, наряду с которыми уменьшается и количество урана. При этом формируется ярко выраженная отрицательная геохимическая аномалия. Таким образом, уран можно использовать в качестве геохимического индикатора наложенного эпигенеза. Изучая особенности поведения урана можно прогнозировать зоны разуплотненных коллекторов.
Для более объективной оценки продуктивности нефтегазоносных отложений необходимо выделить не только разуплотненные породы (по отрицательным аномалиям урана), но и дать прогноз характера их насыщения. Известно, что взаимоотношение новообразованных эпигенетических минералов в породах с разным насыщением различно (Недоливко, 2010), следовательно, такие породы могут отличаться и количеством тех или иных элементов. В диссертационной работе для прогноза характера насыщения отложений предложена методика, основанная на особенностях распределения химических элементов (K, Ca, Ti, Cr, Fe, Mn, Rb, Sr, Ba и Zr). В результате геохимических исследований нефтегазоносных отложений Западной Сибири выявлено, что химические элементы обладают высокой информативностью. Обусловлено это тем, что они имеют тесную связь с процессами литогенеза и эпигенеза, принимают активное участие в процессах органического синтеза, а также в той или иной степени обладают миграционной способностью и чувствительностью к изменению pH и Eh флюидной системы.
Следовательно, изучая закономерности поведения химических элементов в различных условиях среды, а также при разных процессах образования и преобразования нефтегазоносных отложений, можно выявить зоны аккумуляции углеводородов, выделить перспективные интервалы нефтегазоносных отложений, рекомендуемые к проведению испытаний.
Литолого-стратиграфическая характеристика отложений
Отложения свиты вскрыты следующими скважинами: Западно-Лодочной-1 (инт. 1820– 2260 м), Восточно-Лодочной-1 (инт. 1408–1984 м), Хикиглинской-1 (инт. 1606,0–2126,0 м), Ванкорской-11 (инт. 1550–1870 м), Северо-Ванкорской-1 (инт. 1375–1860 м), Ячиндинской-1 (инт. 1690–1707 м), Ичемминской-1 (инт. 1919–2069 м) и Северо-Туколандской-1 (инт. 2170– 2525 м).
Породы в разрезе в основном представлены переслаиванием алевролитов и песчаников, реже встречаются прослои аргиллитов. Песчаники серые, светло-серые. Текстуры пород преимущественно тонкопараллельнослоистые, косослоистые однонаправленные, горизонтальнослоистые и линзовиднослоистые, реже однородные. Участками породы разуплотнены и слабо сцементированы. Песчаники в основном мелко-, среднезернистые по структуре, по составу кварц-полевошпатовые, аркозовые. Количество обломочного материала в них более 65–75%. Размеры обломков 0,03–0,5 мм. Преобладает фракция 0,1–0,15 мм, достигая 75%. Количество обломков размером менее 0,05 мм не превышает 10%. Обломки угловатые, полуугловатые. Контакты между зернами точечные, реже плоскостные. Обломки представлены кварцем ( 40%), полевыми шпатами ( 45%), вулканитами, кремнями, глинистыми породами (5–10%). Отмечаются чешуи мусковита и биотита. Существенное место в породе занимают мелкие (1–5 мм) линзы органо-глинистого материала бурого, темно-бурого и черного цветов. Они придают породе линзовидно-слоистый облик. Цемент контактовый, поровый, местами базальный, по составу гидрослюдистый, каолинитовый, реже хлоритовый и карбонатный.
Широко проявлена карбонатизация песчаников. Встречаются интенсивно карбонатизированные разности, в которых зерна полевых шпатов замещены кальцитом полностью, видимый обломочный состав (количество обломков менее 30%) представлен в, основном, кварцем при количестве полевых шпатов, не превышающем 10%. Цемент в карбонатизированных разностях базальный, кальцитово-доломитовый по составу. Отмечается сеть волосовидных трещин, заполненных бурым веществом, и, возможно, обусловившим буроватый оттенок пород.
Местами в породе встречаются следы динамического воздействия. Появляются растрескавшиеся обломки кварца с облачным погасанием, изогнутые, удлиненные кристаллы полевого шпата и редкие чешуи слюды. Заметны явления коррозии. Корродируется кварц и полевой шпат. В последнем видны мелкие поры выщелачивания. Порода пористая. Обычно отмечается 5-6 и более (до 10) пор на поле зрения микроскопа (2,4 мм2). Поры, как правило, вытянутые, округлые, неправильной формы. Размеры пор колеблются в пределах 0,05–0,3 мм, не превышая размеров обломков. Часть пор заполнена каолинитом, гидрослюдой, кремнеземом. Последний участвует также в образовании регенерационного цемента и заполняет мелкие трещины в кварце и полевых шпатах. Пористость проявлена очень неравномерно. Участки скопления пор чередуются с участками слабо затронутых процессами коррозии. При этом формируется микромозаичное сложение породы.
Алевролиты светло-серые, серые, тонкопараллельнослоистые с нитевидными прослойками углистого вещества и обрывками УРД, местами карбонатизированные. Наибольшая карбонатизация приурочена к кровле нижней подсвиты, где отмечаются известковистые алевролиты. Нередко наблюдаются пятнисто-линзовидные образования сидерита толщиной 0,5–0,3 мм. Аргиллиты темно-серые до черных, углистые, тонкоплитчатые. Последние наиболее распространены в кровле нижней подсвиты яковлевской свиты. Среди углистых аргиллитов отмечаются тонкие (5–7 мм) прослои каменного угля. Аргиллиты часто содержат зерна кварца алеврито-псаммитовой размерности. Для отложений свиты характерны континентальные условия осадконакопления, близкие к пойменным, с развитием песчаных и алевро-глинистых пород. Породы значительно обогащены углефицированным растительным веществом и содержат тонкие прослои угля, обусловливающие тонкогоризонтальнослоистые и линзовиднослоистые текстуры пород. Континентальное осадконакопление сменялось на переходные (дельтовые) обстановки.
Диагенез осадков, судя по отсутствию ураноносного керогена, проходил в окислительных обстановках, способствующих выносу урана. Лишь на незначительных участках преобладали нейтральные обстановки (значение Соргu менялось от 0 до 0,02%).
Неокомский комплекс представлен прибрежно-континентальными отложениями нижнехетской, суходудинской, малохетской свит. К нижнехетской свите относятся отложения склона и глубокого дна бассейна, к суходудинской – отложения мелководного шельфа, к малохетской свите – отложения прибрежного шельфа и речных дельт. Малохетская свита K1mch Отложения свиты вскрыты следующими скважинами: Западно-Лодочной-1 (инт. 2265– 2525 м), Восточно-Лодочной-1 (инт. 1990–2110 м), Хикиглинской-1 (инт. 2130–2345 м), Ванкорской-11 (инт. 1880–2010 м), Северо-Ванкорской-1 (инт. 1867–2070 м) и Северо-Туколандской-1 (инт. 2527–2855 м). Породы в основном представлены светло-серыми песчаниками с прослоями алевролитов и аргиллитов с углефицированным растительным детритом.
Песчаники светло-серые, серые средне-, мелкозернистые. Текстуры массивные, плотные, реже тонкослоситые, горизонтальнослоистые. Мелкозернистая фракция составляет не больше 10–15%. Количество обломочного материала не превышает 60–70%. Обломки угловатые, полуугловатые, реже острореберные и окатанные. Контакты между ними точечные, плоскостные, реже конформные. Присутствуют обломки кварца (35–40%) и полевых шпатов (55–60%), а также микрокварциты, основные вулканиты, УРД. Обломки пород в сумме составляют 5–10%. Обломки кварца, полевого шпата и пород местами интенсивно трещиноваты. Цементы поровые, базальные, контактовые, по составу глинисто-гидрослюдистые, реже карбонатные. В породе наблюдается интенсивное растворение кварца и полевого шпата.
Поры вытянутые, редко овальные, чаще угловатые, причудливой формы. В основном они мелкие 0,03–0,2 мм. В цементе отмечается микропористость. Процесс выщелачивания и последующего отложения карбоната (кальцита) привел к частичному (иногда полному) замещению плагиоклазов. В редких случаях в карбонатном цементе наблюдаются поры размером 0,05–0,1 мм, имеющие, видимо, вторичное происхождение. Чешуи биотита хлоритизируются, и по спайности в них появляются микропоры. Алевролиты серые мелкозернистые, массивные, плотные. Аргиллиты темно-серые, плотные, тонкослоистые, волнистослоистые, плитчатые. Породы содержат растительный детрит и прослои бурого угля. Формирование отложений происходило в континентальных и переходных фациальных обстановках и связано с образованием дельтовых отложений. Диагенез осадков в основном происходил в окислительных обстановках.
Процессы наложенного эпигенеза и их влияние на фильтрационно-емкостные свойства пород-коллекторов
Породы, подвергшиеся процессам преобразования в зонах стабилизации ВНК, представлены граувакк-аркозовыми или полимиктовыми песчаниками с крупно-, среднезернистой структурой. Текстуры их в основном однородные, пористые, литифицированные. Цемент полиминеральный, плохо раскристаллизованный, в основном, хлорит-гидрослюдистый по составу. Встречаются тонкорассеянные агрегаты пирита, микрозернистого и пелитоморфноного сидерита. Поровое пространство представлено межзерновыми порами размером 0,01–0,1 мм, слабо сообщающимися друг с другом и распределенными неравномерно. В таких породах наблюдаются стадиально-эпигенетические изменения пород, имеющие региональный характер. Однако отмечаются участки, характеризующиеся значительным изменением пород, не свойственным данной зоне катагенеза. Такие интервалы пород со специфической зональностью формирования новообразованных минералов, как правило, наблюдаются вблизи залежей углеводородов. Минералогическая зональность обусловлена процессами окисления углеводородов в зоне становления ВНК, где происходит интенсивное растворение петрогенных компонентов (обломков кварца, полевых шпатов, цемента и др.) и переотложение их в виде регенерационных новообразований, конкреционных стяжений и вторичного мономинерального цемента. Зональность в пределах одного пласта выражена и в структурных преобразованиях, представленных чередованием зон уплотненных и рыхлых пород. В результате процессов, происходящих в пределах ВНК, образуется зона разуплотнения (растворения) пород, которая подразделяется на две подзоны: битумсодержащую и расположенную ниже безбитумную. Первая отражает область непосредственного окисления углеводородов в поровых растворах и приурочена к переходной части ВНК. Вторая – область диффузии в подошвенных водах агрессивных продуктов окисления нефтей, формирующаяся в сугубо водонасыщенной среде. Ниже ее происходит процесс переотложения петрогенных компонентов, и формируется зона цементации.
Минералогическая и структурная зональность наиболее проявлена в отложениях яковлевской и нижнихетской свит скважин Ванкорского месторождения (Ванкорская-11, Северо-Ванкорская-1 и Восточно-Лодочная-1). Рассмотрим схему формирования вертикальной зональности на примере яковлевской свиты скважины Ванкорская-11.
Нефтенасыщенная зона ( 1660-1670 м) характеризуется высокой, по сравнению с песчаниками из переходной зоны и зоны ВНК, сохранностью компонентов. Обломки кварца и полевого шпата слабо корродированы. Цемент, в основном, полиминеральный хлорит-гидрослюдистого состава, с неравномерной раскристаллизацией компонетов. Однако, процесс консервации углеводородами преобразований в коллекторе не был мгновенным, и некоторое время происходило образование новых минералов, в частности, пирита, каолинита, связанное с установлением равновесия между остаточной поровой водой и нефтью, окисляющейся на контатке с ней.
Пустотно-поровое простраство этой зоны представлено как остаточными седиментационными порами, так и вторичной внутризерновой пористостью и микропористостью в новообразованном каолинитовом цементе. Таким образом, породы из нефтенасыщенной зоны претерпели растворение обломков и цемента под воздействием агрессивных продуктов окисления нефти и характеризуются незначительным минералообразованием.
Зоны выщелачивания (растворения, разуплотнения) отличаются большей коррозией обломочной и цементной матрицы породы и образованием вторичной пористости (рис. 4.7).
При исследовании пустотного пространства выявлено, что в основном оно представлено межзерновыми порами различных размеров и конфигурации, имеющими седиментационное происхождение, т.е. обусловленными величиной соприкасающихся обломков, их окатанностью, Извилистые поры в песчанике. Николи . Скв. Ванкорская-11, Яковлевская свита, гл. 1677,0
Растворение обломков полевого шпата (1,3) и кварца (2) и практически полное отсутствие цемента. А – николи , Б – николи . Скв. Восточно-Лодочная-1, яковлевская свита, гл. 1724,0 м Рис. 4.7. Образование объединенного пустотного пространства за счет процессов растворения петрогенных компонентов сортированностью и морфологией, а также стадиальным воздействием (уплотнением). Форма пор при этом угловатая, щелевидная, полигональная, трапецевидная или треугольная.
Стенки пор ровные, реже искривленные, имеющие выпукло-вогнутую поверхность. Вторичные поры выщелачивания, образующиеся в процессе растворения компонентов, представлены внутрезерновыми, межкристаллитные порами и кавернами. Внутризерновые поры характерны для обломков полевых шпатов и эффузивных пород. Представлены они неправильными кавернозными пустотами с извилистыми границами, также щелевидными порами по двойниковым швам и спайности плагиоклазов. Образование пустот в данной зоне связано не только с растворением обломков и цемента агрессивными флюидами, но и с сопровождающей этот процесс перекристаллизацией. В частности, микрокристаллитные микропоры формируются в участках кристаллизации каолинита.
Интенсивное выщелачивание петрогенных компонентов приводит к формированию микроячеистой структуры породы. Пористость и проницаемость подзоны растворения уменьшается по мере удаления от ВНК.
В битумсодержащей подзоне растворения ( 1670-1680 м), образовавшейся в среде, содержащей нефть и подвижные воды, основные вещественные преобразования пород выражены в процессе битуминизации – образования твердых продуктов деструкции и окисления УВ, а также кристаллизации каолинита и пирита.
Данная зона характеризуется формированием в процессе растворения единого пустотно-порового пространства, заполненным окислившимся нефтяным веществом (рис. 4.8 А), которое образует на обломках пленки, залечивает поры, микропоры и трещины, пропитывает обломки полевых шпатов, подвергшихся частичному растворению (рис. 4.8 Б, В). Твердые продукты окисления УВ ухудшают фильтрационно-емкостные свойства пород.
Песчаник мелкозернистый аркозовый. Крупночешуйчатая гидрослюда (1) с мелкозернистым кварцем (2) в цементе. Края обломков и цемент пропитаны бурым битуминозным веществом (3). Б – николи , В – николи . U – 3,47 г/т. Скв. Ванкорская-11, яковлевская свита, гл. 1663,8 м Характерные для этого процесса реакции происходят системах «углеводороды-углеводороды», «воды-углеводороды» и «породы-углеводороды». Безбитумная подзона растворения ( 1680-1685 м) характеризуется дальнейшим вещественным преобразованием песчаников, формированием мономинерального каолинитового цемента. Процесс образования эпигенетического каолинита установлен для многих нефтегазоносных отложений (Лебедев, 1992), где данный минерал является основным индикатором постседиментационных низкотемпературных изменений обломочных пород-коллекторов (Сергеева, 2004).
Геохимическая зональность в зонах стабилизации ВНК
Проведенный анализ показал, что перспективность выделенных интервалов с помощью литолого-геохимического метода исследования практически полностью подтверждается результатами испытаний (табл. 6.5). Кроме этого, выделенные по высоким и повышенным концентрациям метана, ТУ и гелия интервалы коррелируются с отрицательными аномалиями урана, что свидетельствует об информативности предложенного метода, позволяющего охарактеризовать вскрываемый разрез и выделить горизонты с перспективными отложениями.
Скважина Северо-Ванкорская-1. По результатам интерпретации ГИС и газогеохимических исследований, проведенных в разрезе скважины выявлено семь залежей (Дл-I-III, Як-I, Як-II, Як-III-VII, Сд-IX, Нх-III и Нх-IV), этаж продуктивности месторождения достигает 1843 м (табл. 6.5). По изучаемой скважине не было материала для выявления закономерностей распределения ряда химических элементов (K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Rb, Sr, Zr, Ba). Таким образом, по особенностям геохимического поведения урана были выявлены перспективные коллектора, однако не произведена оценка характера их насыщения.
Пласт Дл-I-III. В результате исследования геохимического поведения урана отложений долганской свиты выделены две отрицательные аномалии в интервалах 1000,2–1004,0 м и 1006,5–1008,0 м со средними значениями 1,4 г/т и 1,48 г/т, соответственно. Данные интервалы представлены высокопористыми песчаниками со средней-мелкозернистой структурой и единичными прослоями алевролитов. Интервалы перекрывается глинами дорожковской свиты. При литологическом исследовании керна отмечен запах УВ. В результате битуминологического исследования отмечается наличие эпибитумоидов с содержанием в среднем 0,03% (0,02-0,06%) маслянисто-смолистого и маслянистого состава, что свидетельствует о проявлении процессов флюидомиграции.
Результаты промышленных испытаний подтверждают перспективность отложений, выделенных с помощью литолого-геохимических исследований. Был получен приток газа в интервале 1000,0-1009,0 м скважины.
Также в разрезе долганской свиты можно выделить перспективный интервал 1275,0-1340,0 м со средним содержанием урана 1,22 г/т, который можно рекомендовать для испытаний.
Пласты Як-I, Як-II, Як-III-VII. В результате литолого-геохимического исследования выявлены следующие перспективные интервалы 1620,1–1621,62 м, 1632,76–1638,43 м, 1670,6– 1671,4 и 1679,0–1678,0 м со средними значениями содержаний урана 0,91 г/т, 0,78 г/т, 1,11 г/т и 1,02 г/т, соответственно. Данные интервалы, в основном, представлены средне-мелкозернистыми песчаниками, местами с запахом УВ, реже алевролитами. Фиксируется наличие эпибитумоидов с содержанием в среднем 0,06-0,08% маслянистого и маслянисто-смолистого состава. Данные интервалы совпадают с выявленными в результате промышленных испытаний залежами.
Залежи пластов Як-I и Як-II совместно испытаны в интервале 1603–1625 м скважины, где получен приток газа. При опробовании залежи продуктивного горизонта Як-III-VII получены фонтанные притоки нефти. Интервал 1638–1658 м скважины СВн-1, давший приток газа, считается нефтяным объектом, поскольку приток газа получен в результате заколонного перетока из верхнего объекта 1603–1625 м вследствие плохого качества цементирования колонны.
Кроме выделенных интервалов, по результатам интерпретации ГИС и данным газогеохимического исследования, фиксируются отрицательные аномалии урана в следующих интервалах: 1275,0–1340,0 м; 1390,0–1400,0 м; 1415–1425 м; 1540–1560 м яковлевской свиты, которые можно выделить как перспективные и рекомендовать для дальнейших испытаний.
Пласт Сд-IX. В результате литолого-геохимического исследования выявлены следующие перспективные интервалы: 2386,2–2389,0 м и 2420,25–2430,1 м со средними содержаниями урана 1,21 г/т и 1,18 г/т, соответственно. Данные интервалы представлены пористыми мелкозернистыми песчаниками. Фиксируются эпибитумоиды с содержанием 0,03% маслянисто-смолистого состава.
В выделенных интервалах по результатам испытаний скважины был получен приток нефти (2400–2404 м) и притоки нефти и газа (2755–2761 м и 2768–2777 м).
Кроме выделенных интервалов, по результатам интерпретации ГИС и данным газогеохимического исследования суходудинской свиты, фиксируются отрицательные аномалии урана в интервале 2525–2555 м, который можно выделить как перспективный и рекомендовать для дальнейших испытаний.
Пласты Нх-III и Нх-IV. Максимальные концентрации метана до 9,7–5,5% объемных (по шламу) зафиксированы в интервалах залегания продуктивных отложений газонасыщенного пласта Нх-III-IV.
По данным литолого-геохимического метода исследования выделяется перспективный интервал 2758,0–2833,0 м со средним значением урана 1,39 г/т. Породы представлены песчаниками мелкозернистыми пористыми с единичными прослоями аргиллитови запахом УВ. Фиксируются эпибитумоиды в песчаниках – 0,03%; в аргиллитах 0,01–0,02% легкого смолистого состава.
В прикровельной части нижнехетской свиты залегает продуктивный пласт Нх-I, экранируемый покрышкой, сложенной алеврито-глинистыми породами мощностью около 60 м.
Перспективность выделенных на основе литолого-геохимического метода исследования интервалов была подтверждена результатами испытаний. Исключением является интервал 2645–2651м, в котором не получено притока полезного компонента.
В нижнехетской свите фиксируются 3 положительные аномалии (в интервалах 2602,0– 2615,0 м, 2650,0–2660,0 м и 2805,0–2905,0 м) со средним содержанием урана 3,58 г/т, 3,2 г/т и 3,3 г/т, соответственно. Данные интервалы характеризуются повышенным содержанием органического вещества, вероятно способного генерировать нефть. К сожалению, полноценно оценить генерационные свойства изучаемых отложений для скважины невозможно из-за